Метод расчета процесса смешивания сыпучих материалов в новом аппарате с открытой рабочей камерой

• Автор: Волков, Максим Витальевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 138 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ АППАРАТОВ ГРАВИТАЦИОННОПЕРЕСЫПНОГО ДЕЙСТВИЯ И МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ СМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ
МАТЕРИАЛОВ
1Л. Современные конструкции смесителей гравитационно-пересыпного действия
1.2. Анализ математических моделей процесса смешения сыпучих материалов
1.3. Выводы по главе
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В УСТРОЙСТВЕ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМИ РАБОЧИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
2.1. Описание конструкции нового смесителя
2.2. Описание экспериментальной установки
2.3. Методика проведения эксперимента
2.4. Результаты исследований влияния параметров смесителя и сыпучих компонентов на однородность получаемой смеси
2.4.1 Исследования кинетики смешивания и
механизмов процесса
2.4.2 Экспериментальные исследования влияния параметров лопастей и места их установки на качество смеси
2.4.3 Влияние концентрации ключевого компонента и коэффициента загрузки рабочей камеры на качество получаемой смеси
2.4.4 Исследование влияния отношения средних диаметров частиц смешиваемых фракций на коэффициент неоднородности смеси.

2.4.5 Исследование влияния отношения плотностей частиц смешиваемых
компонентов на качество смеси
2.5. Выводы по главе
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В УСТРОЙСТВЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ
СМЕСЕЙ, СКЛОННЫХ К СЕГРЕГАЦИИ
3.1. Математическая модель процесса смешивания сыпучих материалов в тонком слое обрушения в устройстве гравитационно-пересыпного
действия
3.2 Математическая модель движения частиц сыпучего компонента в поперечном сечении смесителя гравитационно-пересыпного действия
3.3. Математическая модель процесса смешивания сыпучих материалов с учетом формы области обрушения и сегрегации частиц
3.4. Сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными
3.5. Выводы по главе
ГЛАВА 4 МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА НОВОГО СМЕСИТЕЛЯ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
4.1. Расчет ленточного смесителя гравитационно-пересыпного действия
4.2. Пример расчета смесителя
4.3. Практическое использование смесителя и применение программного обеспечения для расчета и контроля процесса смешивания
4.4. Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Смешивание сыпучих материалов - наиболее распространенный гидромеханический процесс, применяемый не только в химической, но и в других отраслях промышленности. Тем не менее, решение задачи приготовления однородных смесей связано с целым рядом трудностей. Эти трудности связаны с широким спектром изменения физико-механических свойств перерабатываемых материалов, с требованиями, предъявляемыми к качеству и составу продукта, производительности, энерго- и металлоемкости оборудования.
Одним из важных факторов, сдерживающих решение задач повышения эффективности смесителей, является сегрегация компонентов сыпучих смесей по их физико-механическим свойствам. Это явление приводит к ухудшению качества конечного продукта в силу колебаний его свойств по объему состава, что может проявиться снижением эффективности химических реакций, качества получаемых материалов в металлургии, в химической промышленности, строительстве и других отраслях.
Судя по литературным данным, в последнее время наблюдается рост предлагаемых новых конструкций смесителей разных типов, в том числе, устройств гравитационно-пересыпного действия. Наиболее из них распространенными являются барабанные аппараты, обладающие простой конструкцией, низкой энергоемкостью. Основная их задача - повышение качества получаемого продукта. Как отмечено выше, в большинстве случаев решение этой задачи осложняется склонностью перерабатываемой смеси к сегрегации её компонентов по физико-механическим свойствам. Поэтому создание смесительных устройств, обеспечивающих подавление сегрегации, остается основной и, безусловно, актуальной.
Настоящая работа выполнялась в рамках программы фундаментальных исследований по тематическому плану "Исследование механики поведения тонкодисперсных порошкообразных материалов в процессах их производства и переработки" № гос. рег. 0120.1275358, 2012-2014.

секционированная ловушка, в которую перегружалась смесь. Материал, попавший в каждую секцию ловушки, взвешивался, а затем, после разделения на сите соответствующего размера, определялась массы ключевого компонента и его концентрации в секциях. По отклонениям концентраций ключевого компонента в секциях от средней концентрации, определялся коэффициент неоднородности по формуле (1.1).
Для установления вида связи параметров изучаемой ФМС и критерия однородности Ус использовалось уравнение приближенной регрессии. В качестве метода приближения был принят метод наименьших квадратов. Уравнение приближенной регрессии дает та функция из рассматриваемого класса, для которой сумма квадратов имеет наименьшее значение [105]:

В качестве аппроксимирующих функций /(х) были использованы функции вида К =У0 + Аё~яы и Ус = К0 + (А сое(Сп) + В 8т(Си))е~*.
Задача определения коэффициентов уравнения регрессии решалась также методом наименьших квадратов. В качестве оценки качества аппроксимации использована величина достоверности аппроксимации Я2 [106]:
.■Дд; <2.2)
Е(К-п
2.4 Экспериментальные исследования влияния параметров смесителя и процесса на качество получаемой сыпучей смеси
В основе создания (проектирования и расчета) эффективного технического устройства должно лежать исследование происходящего в нём процесса. Одним из эффективных методов исследования физико-механической системы (ФМС) является системный анализ [23 - 26].